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문제 정의
- 본 연구는 침전지의 단락류와 사구간(dead zone)을 근본적으로 해결하기 위한 이동식 정류장치에 관한 연구이다. 이동식정류장치는 부드러운 섬유 재질의 정류판을 모타의 동력에 의해 침전지 수평유속과 같은 속도로 침전지 전단면 을 따라 이동하면서 단락류 등 불균등 수류를 조정하여 침 전지 전단면으로 등속의 수류 흐름이 되도록 유도하는 장치이다.
제안 방법
- 실험은 침전 지 유입유량을 3 (L/min)으로 고정시키고 9. 13, 19, 25 NTU로 탁도가 변하는 경우에 대해 이동식 정류장치를 가동하기 전과 후에 대해 침전지 월류 수 탁도 변화를 비교 실험하였다. 응집제는 폴리유기 황산알루미늄 마그 네슘(PSOM) 33-40 ppm, 전염소 3 ppm이었다.
- 또한 이동식 정류장치를 가동하기 전과 후의 월류탁도를 원수탁도 변화와 체류시간 변화별로 시험하였다. 이동식 정 류장치의 가동방법은 이동식정 류장치를 침전지내 수의 수평 유속과 같은 속도로 일정하게 운전하는 연속식 운전방식과 침전지 내수를 유입-정치를 반복하는 회분식 운전방식 두 가 지로 나누어 시험하였다.
- 탁도는 HACH 2100N turbidimeter# 사용하여 측정하였고 염소이온 시험은 질산은 적정법으로 측정하였다. 실험 방법은 염소이온을 이용하여 침전지 수류 흐름을 평가하였다. 정류장치를 사용하지 않은 경우, 침전지 중간 지점(90 cm)을 통과하는 염소농도를 수심 10 cm, 30 cm, 50 cm 지점과 월류수에서 측정하였고, 같은 방법으로 이동식정류 장치를 가동한 경우와 비교 실험하여 정류장치의 정류효과를 확인하였다.
- 원수탁도 10, 13, 20 NTU에서 이동식정류장치를 가동 하기 전 침전지 월류수 탁도와 침전지를 정치(정류장치 멈춤)-유입(정류장치 가동) 반복하는 회분식 운전방식으로 전환했을 때 월류수탁도를 비교평가하였다. 실험 결과 탁도 변화의 차이는 미미하였고 정류장치를 가동하기 전보다 회분식으로 운전한 후의 탁도 개선 효과는 약 57% 높게 나타났다.
- 또한 이동식 정류장치를 가동하기 전과 후의 월류탁도를 원수탁도 변화와 체류시간 변화별로 시험하였다. 이동식 정 류장치의 가동방법은 이동식정 류장치를 침전지내 수의 수평 유속과 같은 속도로 일정하게 운전하는 연속식 운전방식과 침전지 내수를 유입-정치를 반복하는 회분식 운전방식 두 가 지로 나누어 시험하였다.
- 이동식 정류장치의 가동은 정치 시에는 침 전지내에 멈추어 있고 침전수 유입시에 침전수와 함께 이동하는 방식으로 운전하여 정치가 끝난 침전수를 유출시키고 유입수가 침전수와 섞이지 않도록 하는 동시에 유입수 의 균 등 수류 흐름을 유도하는 역할을 한다. 이동식 정류장치의 가동시간은 정류판이 움직일 수 있는 거리가 침전지 전단에서 월류웨어 전단까지로 유입 시간과 정치시간은 각각 90분으로 하였다.
- 실험 방법은 염소이온을 이용하여 침전지 수류 흐름을 평가하였다. 정류장치를 사용하지 않은 경우, 침전지 중간 지점(90 cm)을 통과하는 염소농도를 수심 10 cm, 30 cm, 50 cm 지점과 월류수에서 측정하였고, 같은 방법으로 이동식정류 장치를 가동한 경우와 비교 실험하여 정류장치의 정류효과를 확인하였다.
- 침전지회분식 운전은 유입. 정치-유입-정치를 반복하는 운영방식으로 설계 유량을 일정하게 생산하는 연속운전과 동일한 생산량을 확보하기 위해서는 정치시간 동안 생산하지 못한 수량을 보충하기 위해 유입시에 설계 유량의 2배의 유량을 유입시켰다. 이동식 정류장치의 가동은 정치 시에는 침 전지내에 멈추어 있고 침전수 유입시에 침전수와 함께 이동하는 방식으로 운전하여 정치가 끝난 침전수를 유출시키고 유입수가 침전수와 섞이지 않도록 하는 동시에 유입수 의 균 등 수류 흐름을 유도하는 역할을 한다.
- 체류시간 변화에 따른 실험은 침전지의 설계 유량인 3 (L/min)의 1/2, 1, 2배의 수량으로 실험하였다. 실험 결과 설계 유량에서 개선율이 57.
대상 데이터
- 실험장치는 부산시 상수도사업본부 강서사업소약품실 내에 설치하였으며 취수와 약품 투입, 혼화공정까지는 동사업소의 시설을 이용하였고 Floc형성지와 침전지를 갖춘 실험장치는 Fig. 1과 같이 제작하여 실험하였다. 강서사업소 취수구는 낙동강 하구둑 7.
이론/모형
- 탁도는 HACH 2100N turbidimeter# 사용하여 측정하였고 염소이온 시험은 질산은 적정법으로 측정하였다. 실험 방법은 염소이온을 이용하여 침전지 수류 흐름을 평가하였다.
성능/효과
- 10(a)와 같이 연속 운전시 35%이었고, Fig. 10(b)와 같이 회분식 운전시 56.5%로 회분식 운전이 연속 운전보다 21.5% 효율이 높게 나타났다. 이는 전술한 바와 같이 회분식 운전은 침전지 수류가 정치된 이상적인 조건에서 플록이 침강하기 때문에 연속식보다 침전 탁도 개선 효과가 큰 것으로 판단된다.
- 1) 침전지 수류 흐름시험에서 이동식 정류장치를 가동하기 전의 침전지 최고 농도 유출 시간이 100분이었으나 이동식 정류장치를 가동 후 최고 농도 유출 시간이 160분으로 연장되어 침전 지 체류시간이 1시간 연장되는 효과를 나타냈으며 용량 효율을 비교하면 약 30% 용량 중대 효과이다.
- 2) 이동식 정류장치를 연속식과 회분식으로 각각 비교 실험한 결과 체류시간 변화 실험에는 침전조 설계체류시 간인 3.7시간에는 개선율이 가장 양호했고 탁도변화 실험에서는 연속식 운전시 탁도 제거율은 36%, 회분식 운전에서 는 58%의 탁도개선율을 보였다.
- 3) 원수탁도에 따른 유출 수 탁도 변화 실험에서 연속식과 회분식 운전 모두 원수탁도 9-23 NTU에서 유출 수 탁도가 1 NTU 이하로 안정적 처리가 가능하였다.
- 4) 체류시간에 따른 유출 수 탁도 변화 실험에서는 3.7시간 이상에서는 월류수탁도가 1 NTU 이하로 안정적으로 유지되었으나 1.8시간에서는 연속식인 경우 1.7 NTU, 회분식인 경우 2.0 NTU로 다소 악화되는 경향을 보였으나 이동식 정류장치를 가동하지 않은 경우 탁도인 연속식 2.06 NTU, 회분식 2.54 NTU에 비해서는 약 20% 개선효과가 있었다.
- 67 NTU로 개선율은 약 11%로 낮았다. 또한 설계 유량의 2배인 경우에는 탁도개선율이 약 20%로 나타나 전체적으로 설계 유량에서 탁도개선율이 가장 높게 나타났다.
- 본 실험 침전지 이론적 체류시간 3.7시간과 정류장치 가 동전 평균체류시간 1.7시간을 비교하면 용량 효율은 1.7/3.7인 46% 정도이며 정류장치를 가동한 후 평균체류시간 2.7시간을 비교하면 2.7/3.7로 73%로 증가했음을 알 수 있다. 정류장치를 가동하기 전과 가동 후의 용량 효율은 약 27% 정도 향상된 것이다.
- 체류시간 변화에 따른 실험은 침전지의 설계 유량인 3 (L/min)의 1/2, 1, 2배의 수량으로 실험하였다. 실험 결과 설계 유량에서 개선율이 57.5%로 가장 높았고 설계 유량보다 적은 유량에서 개선율이 25% 설계 유량보다 2배 많은 유량에서도 개선율이 21%로 낮았다.
- 실험 결과 탁도 변화에 따른 제거율 변화는 미미하였으며 이동식 정류장치 가동 전에 비해 가동 후 월류수탁도 제거율이 평균 35% 개선되었다. 이와 같은 결과는 수류 흐름 실험에서 이동식 정류장치를 가동한 경우 Fig.
- 원수탁도 10, 13, 20 NTU에서 이동식정류장치를 가동 하기 전 침전지 월류수 탁도와 침전지를 정치(정류장치 멈춤)-유입(정류장치 가동) 반복하는 회분식 운전방식으로 전환했을 때 월류수탁도를 비교평가하였다. 실험 결과 탁도 변화의 차이는 미미하였고 정류장치를 가동하기 전보다 회분식으로 운전한 후의 탁도 개선 효과는 약 57% 높게 나타났다. 이와 같이 탁도 개선 효율인 높은 것은 Fig.
- 원수 유입 유량의 변동에 따른 정류장치의 침 전 탁도 개선 효과를 비교 분석할 결과 연속운전보다 회분식 운전이 효과가 컸다. 유량은 설계 유량인 3(L/min)에서 효율이 가장 높았는데 연속 운전시에는 34.
- 원수 유입 유량의 변동에 따른 정류장치의 침 전 탁도 개선 효과를 비교 분석할 결과 연속운전보다 회분식 운전이 효과가 컸다. 유량은 설계 유량인 3(L/min)에서 효율이 가장 높았는데 연속 운전시에는 34.8%이었고 회분식 운전에서는 57.5%로 연속 운전보다 22.7% 개선율이 높게 나타났다.
- 유량은 침전지의 설계 유량인 3(L/min)의 1/2, 1, 2배의 수량으로 체류시간을 달리하면서 실험한 결과 Table 3과 Fig. 6과 같이 설계 유량에서 이동식 정류장치를 가동하기 전 탁도 2.06 NTU에서 정류장치 가동 후에는 1.66 NTU로 약 35% 탁도 개선 효과를 나타냈고 설계 유량의 1/2인 경우는 정류장치 가동전 탁도 0.75 NTU에서 가동후 0.67 NTU로 개선율은 약 11%로 낮았다. 또한 설계 유량의 2배인 경우에는 탁도개선율이 약 20%로 나타나 전체적으로 설계 유량에서 탁도개선율이 가장 높게 나타났다.
- 유량이 1/2로 적어지면 침 전탁도가 낮아지고 탁도가 낮아질수록 개선율은 작아지는 것으로 판단되며 설계 유량의 2배인 조건에서 운전하면 연속 운전시와 마찬가지로 Floc 성장미흡, 슬러지의 재부상 등의 부하량 증가에 따른 문제가 개선율을 낮추는 주요인으로 판단된다.
- 침전지의 수표면으로 유속이 빠르다는 사실로부터 횡류식 침전지의 체류시간 연장과 탁질제거 효과를 높이기 위해서는 표층류를 개선시키는 것이 침전지 효율 증진의 증요한 관건으로 대두된다. 이동식 정류장치를 침전지의 수평 유속과 동일한 1 cm/min 속도로 운전하면서 침전지의 수류 흐름 변화를 월류수염 소이온 농도를 측정하여 실험한 결과 Fig. 3과 같이 정류장치를 사용하기 전보다 염소이온 최고 점 유출 시간이 크게 연장되었다.
- 정류장치를 사용하기 전의 최고 농도 유출 시간이 100분이었으나 정류장치를 가동 후 최고 농도 유출 시간이 160분으로 연장되어 체류시간이 약 1시간 정도 지연된 것으로 나타났다.
- 침전지의 수류 흐름을 염소이온 농도를 통해 실험한 결과 Fig. 2와 같이 침전지중간지점인 90 cm 지점의 수심 10 cm에서 최고 농도 통과 시간은 50분이었고 30 cm에서는 70분, 50 cm에서는 100분으로 수표면 쪽으로 유속이 가장 빠른 전형적인 개수로 흐름을 나타냈다. 이 결과는 일반적으로 횡류식 침전지의 수류 흐름 시험°과 유사한 결과로 침전지의 전단에서는 주로 표 증류가 주 흐름을 형성하는 것을 알 수 있다.
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